(57)【要約】【課題】小型化に適したスペックル低減装置を得ること。【解決手段】スペックル低減装置２００は、透光性基材でそれぞれ構成される２枚の平行平板２０１ａ、２０１ｂを、偏光分離膜を介して接合して積層部材を形成し、積層部材を接合面に対して４５度方向の平行平板状に切り出し、切り出した積層部材２０１の一方の切り出し面に第１の１／４波長層２０３を形成し、１／４波長層２０３の上から第１の部分反射部材２０６を形成し、部分反射部材２０６の上からさらに第１のミラー層２０２を形成し、切り出した積層部材２０１の他方の切り出し面に第２の１／４波長層２０５を形成し、第２の１／４波長層の上から第２のミラー層２０４を形成してなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な第１の面および第２の面を有する積層部材と、
前記積層部材の前記第１の面と平行に設けられた第１ミラー部材と、
前記第１ミラー部材と前記第１の面との間に設けられた第１部分反射部材と、
前記第１部分反射部材と前記第１の面との間に設けられた第１の１／４波長板と、
前記積層部材の前記第２の面と平行に設けられた第２ミラー部材と、
前記第２ミラー部材と前記第２の面との間に設けられた第２の１／４波長板と、を備え、
前記積層部材は、２枚の透光性平行平板が偏光分離膜を介して接合された接合部材から、前記接合面に対して４５度をなす前記第１の面および前記第２の面によって切り出された部材であることを特徴とするスペックル低減装置。
【請求項２】
平行な第１の面および第２の面を有する積層部材と、
前記積層部材の前記第１の面と平行に設けられた第１ミラー部材と、
前記第１ミラー部材と前記第１の面との間に設けられた第１部分反射部材と、
前記第１部分反射部材と前記第１の面との間に設けられた第１の１／４波長板と、
前記積層部材の前記第２の面と平行に設けられた第２ミラー部材と、
前記第２ミラー部材と前記第２の面との間に設けられた第２の１／４波長板と、を備え、
前記積層部材は、２枚の透光性平行平板が偏光分離膜を介して接合された接合部材２組が位相差層を介してさらに接合された接合部材から、前記複数の接合面に対して４５度をなす前記第１の面および前記第２の面によって切り出された部材であることを特徴とするスペックル低減装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスペックル低減装置において、
前記第１ミラー部材および前記第１部分反射部材間の第１空気換算長は、入射光のコヒーレント長の半分より長いことを特徴とするスペックル低減装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のスペックル低減装置において、
前記第２ミラー部材と前記第２の１／４波長板との間に設けられた第２部分反射部材をさらに備えることを特徴とするスペックル低減装置。
【請求項５】
請求項４に記載のスペックル低減装置において、
前記第１ミラー部材、前記第１部分反射部材、前記第１の１／４波長板、前記第２ミラー部材、前記第２部分反射部材、および前記第２の１／４波長板に対し、それぞれ光が垂直に入射されることを特徴とするスペックル低減装置。
【請求項６】
請求項５に記載のスペックル低減装置において、
前記第２ミラー部材および前記第２部分反射部材間の第２空気換算長は、入射光のコヒーレント長の半分より長いことを特徴とするスペックル低減装置。
【請求項７】
平行な第１の面および第２の面を有し、前記第１の面および前記第２の面に対してそれぞれ４５度をなすように偏光分離部が形成されている偏光分離素子と、
前記第１の面と平行に設けられた第１ミラー部材と、
前記第１ミラー部材と前記第１の面との間に設けられた第１部分反射部材と、
前記第１部分反射部材と前記第１の面との間に設けられた第１の１／４波長板と、
前記第２の面と平行に設けられた第２ミラー部材と、
前記第２ミラー部材と前記第２の面との間に設けられた第２の１／４波長板と、を備えることを特徴とするスペックル低減装置。
【請求項８】
平行な第１の面および第２の面を有し、前記第１の面および前記第２の面に対してそれぞれ４５度をなすように第１の偏光分離部、位相差層、および第２の偏光分離部が平行に形成されている偏光分離素子と、
前記第１の面と平行に設けられた第１ミラー部材と、
前記第１ミラー部材と前記第１の面との間に設けられた第１部分反射部材と、
前記第１部分反射部材と前記第１の面との間に設けられた第１の１／４波長板と、
前記第２の面と平行に設けられた第２ミラー部材と、
前記第２ミラー部材と前記第２の面との間に設けられた第２の１／４波長板と、を備えることを特徴とするスペックル低減装置。
【請求項９】
レーザー光源と、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のスペックル低減装置とを備え、
前記レーザー光源から出射した光が前記スペックル低減装置へ入射されることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１０】
透光性基材でそれぞれ構成される２枚の平行平板を、偏光分離膜を介して接合して積層部材を形成する工程と、
前記積層部材を前記接合面に対して４５度方向の平行平板状に切り出す工程と、
前記切り出した積層部材の一方の切り出し面に第１の１／４波長層を形成する工程と、
前記１／４波長層の上から第１の部分反射部材層を形成する工程と、
前記部分反射部材層の上からさらに第１のミラー層を形成する工程と、
前記切り出した積層部材の他方の切り出し面に第２の１／４波長層を形成する工程と、
前記第２の１／４波長層の上から第２のミラー層を形成する工程と、
を有することを特徴とするスペックル低減装置の製造方法。
【請求項１１】
透光性基材でそれぞれ構成される２枚の平行平板を、偏光分離膜を介して接合して第１積層部材を形成する工程と、
透光性基材でそれぞれ構成される２枚の平行平板を、偏光分離膜を介して接合して第２積層部材を形成する工程と、
前記第１積層部材および前記第２積層部材を、位相差層を介して接合して第３積層部材を形成する工程と、
前記第３積層部材を前記接合面に対して４５度方向の平行平板状に切り出す工程と、
前記切り出した第３積層部材の一方の切り出し面に第１の１／４波長層を形成する工程と、
前記１／４波長層の上から第１の部分反射部材層を形成する工程と、
前記部分反射部材層の上からさらに第１のミラー層を形成する工程と、
前記切り出した第３積層部材の他方の切り出し面に第２の１／４波長層を形成する工程と、
前記第２の１／４波長層の上から第２のミラー層を形成する工程と、
を有することを特徴とするスペックル低減装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペックル低減装置、プロジェクタ、およびスペックル低減装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光源のような可干渉性のある光で粗面を照明した場合に、粗面の各点で拡散された光束が互いに複雑な位相関係で干渉することによって生じる不規則な粒状の模様（スペックルノイズという）が生じる。スペックルは、レーザー光源を露光装置やプロジェクタなどの照明光として用いる際に悪影響を及ぼすことから、スペックルを低減する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、異なる２つの光路長を得るためにＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２個と折り返しプリズム１個を必要とする。このため、光路スペースを確保する上で小型化が困難という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明によるスペックル低減装置は、平行な第１の面および第２の面を有する積層部材と、積層部材の第１の面と平行に設けられた第１ミラー部材と、第１ミラー部材と第１の面との間に設けられた第１部分反射部材と、第１部分反射部材と第１の面との間に設けられた第１の１／４波長板と、積層部材の第２の面と平行に設けられた第２ミラー部材と、第２ミラー部材と第２の面との間に設けられた第２の１／４波長板と、を備え、積層部材は、２枚の透光性平行平板が偏光分離膜を介して接合された接合部材から、接合面に対して４５度をなす第１の面および第２の面によって切り出された部材であることを特徴とする。
（２）他の発明によるスペックル低減装置は、平行な第１の面および第２の面を有する積層部材と、積層部材の第１の面と平行に設けられた第１ミラー部材と、第１ミラー部材と第１の面との間に設けられた第１部分反射部材と、第１部分反射部材と第１の面との間に設けられた第１の１／４波長板と、積層部材の第２の面と平行に設けられた第２ミラー部材と、第２ミラー部材と第２の面との間に設けられた第２の１／４波長板と、を備え、積層部材は、２枚の透光性平行平板が偏光分離膜を介して接合された接合部材２組が位相差層を介してさらに接合された接合部材から、複数の接合面に対して４５度をなす第１の面および第２の面によって切り出された部材であることを特徴とする。
（３）本発明によるプロジェクタは、レーザー光源と、上記（１）または（２）のスペックル低減装置とを備え、レーザー光源から出射した光がスペックル低減装置へ入射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、小型化に適したスペックル低減装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態によるスペックル低減装置を搭載したプロジェクタの光学系の要部構成図である。
【図２】スペックル低減装置を拡大した図である。
【図３】スペックルノイズの低減を説明する図である。
【図４】スペックルノイズの低減を説明する図である。
【図５】変形例１の場合のスペックル低減装置を例示する図である。
【図６】第２工程で得られる積層部材を例示する図である。
【図７】光学ブロックを例示する図である。
【図８】光学ブロックの面に対する１／４波長層の形成を説明する図である。
【図９】１／４波長層の上から形成するハーフミラー層およびミラー層を説明する図である。
【図１０】３組の平行平板を位相差層を介して張り合わせて接合する場合を例示する図である。
【図１１】図１０の積層部材を接合面および位相差層に対して斜め４５度方向に切り出した光学ブロックを例示する図である。
【図１２】１／４波長層およびミラー層の形成を説明する図である。
【図１３】反射型液晶素子を用いるプロジェクタの光学系の要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるスペックル低減装置を搭載したプロジェクタの光学系の要部構成図である。図１において、プロジェクタは、レーザー光源装置１００と、スペックル低減装置２００と、集光光学系３００と、全反射プリズム４０１、４０２と、反射型表示素子５００と、投射光学系６００とを含む。
【０００９】
レーザー光源装置１００は、例えば、緑色光を発する１チップタイプのＬＤと、赤色光を発するＬＤチップおよび青色光を発するＬＤチップを有する２チップタイプのＬＤとを含み、３原色光源を構成する。
【００１０】
スペックル低減装置２００は、接合面を有する光学ブロック２０１（図２）を２つの反射ミラーで挟む構成を有することによって異なる光路長を得る。異なる光路を経由した２パターンの光を重畳することにより、スペックルノイズのコントラストを１/(√２)に低減する。図１の例では、２つの光路長を得る構成を２段階に設けることによって、スペックルノイズのコントラストを１/２に低減する。スペックル低減装置２００の詳細については後述する。
【００１１】
集光光学系３００は、レーザー光源装置１００からの光を集光した上で、反射型表示素子５００の被照射面において照明むらを抑えた均一性の高い照明光を得るように反射型表示素子５００の被照射面を照明する。全反射プリズムは、プリズム４０１およびプリズム４０２によって構成され、集光光学系３００からの照明光をプリズム４０１で反射して反射型表示素子５００に向けて射出する。
【００１２】
反射型表示素子５００は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）によって構成される。ＤＭＤは、画素に対応する可動微小鏡面（マイクロミラー）を二次元に配列したものである。マイクロミラー下部に設けられる電極を駆動することにより、照明光を全反射プリズム４０１側へ反射する状態と、照明光を内部の吸収体へ向けて反射する状態とを切替える。各マイクロミラーを個別に駆動することにより、表示画素ごとに照明光の反射を制御する。
【００１３】
一般に、ＤＭＤは全反射プリズム４０１側へ反射する状態と、内部で吸収する状態との２値制御であるが、これら２値状態を高速で切替え、反射状態と吸収状態との時間比率を制御するパルス幅変調(ＰＷＭ)によって濃淡を表現する。レーザー光源装置１００内の各色のＬＤチップを色順次で発光させることにより、１個の反射型表示素子５００を用いてフルカラー表示を行う。プリズム４０１および４０２は、ＤＭＤからの変調光を透過して投射光学系６００へ射出する。投射光学系６００は、スクリーン７００上にフルカラー像を投射する。
【００１４】
本実施形態は、スペックル低減装置２００の構成に特徴を有するので、以降の説明はスペックル低減装置２００を中心に行う。図２は、スペックル低減装置２００を拡大した図である。図２において、スペックル低減装置２００は、光学ブロック２０１の入射面２０１Ｉから入射されるレーザー光に光路長が異なる複数の光路を経由させて、射出面２０１Ｏから射出する。
【００１５】
光学ブロック２０１の上下には、それぞれ反射ミラー２０２および反射ミラー２０４が配設される。光学ブロック２０１の上側において、光学ブロック２０１と反射ミラー２０２との間に部分反射ミラー２０６および１／４波長板２０３が配される。一方、光学ブロック２０１の下側において、光学ブロック２０１と反射ミラー２０４との間に１／４波長板２０５が配される。
【００１６】
光学ブロック２０１は直方体形状に構成され、上側面２０１Ｍおよび下側面２０１Ｎは互いに平行である。反射ミラー２０２、部分反射ミラー２０６、および１／４波長板２０３は、上側面２０１Ｍに沿って互いに平行に配される。１／４波長板２０５および反射ミラー２０４は、下側面２０１Ｎに沿って互いに平行に配される。
【００１７】
光学ブロック２０１は、透光性基材２０１ａと透光性基材２０１ｂとが偏光分離膜を介して接合され（接合面２０１ｅとよぶ）、透光性基材２０１ｃと透光性基材２０１ｄとが偏光分離を介して接合され（接合面２０１ｇとよぶ）、透光性基材２０１ｂおよび透光性基材２０１ｃが位相差層２０１ｆを介して接合されている。
【００１８】
接合面２０１ｅ、位相差層２０１ｆおよび接合面２０１ｇは互いに平行であり、かつ、これらの面（接合面２０１ｅ、位相差層２０１ｆおよび接合面２０１ｇ）は、上側面２０１Ｍ、反射ミラー２０２、部分反射ミラー２０６、１／４波長板２０３、下側面Ｎ、１／４波長板２０５および反射ミラー２０４との間で４５度の角度をなすとともに、これらの面（接合面２０１ｅ、位相差層２０１ｆおよび接合面２０１ｇ）に対してレーザー光が４５度の入射角で入射するように構成されている。
【００１９】
つまり、接合面２０１ｅおよび接合面２０１ｇで反射されるレーザー光が、反射ミラー２０２、部分反射ミラー２０６、１／４波長板２０３、１／４波長板２０５および反射ミラー２０４に対して垂直に入射されるように構成する。この理由は、接合面２０１ｅ、２０１ｇによって一旦分離した各偏光成分の光を同じ光路上に合成する際の角度広がりを抑えるためである。
【００２０】
部分反射ミラー２０６は、例えば無偏光ハーフミラーを用いることにより、偏光方向の違いに起因して反射率（透過率）に差異が生じないようにする。無偏光ハーフミラーは、透過率と反射率とが５０：５０でなくてもよく、例えば、３０：７０でも６０：４０でもよい。部分反射ミラー２０６と反射ミラー２０２の間隔はΔｄ１である。
【００２１】
部分反射ミラー２０６と反射ミラー２０２の間隔Δｄ１は、光源光のコヒーレント長Lcとの間で次式（１）が成立するようにする。
Δｄ１≧Lc/２                                       （１）
コヒーレント長Lcは、次式（２）で近似できる。
Lc ≒λ２/Δλ                                       （２）
ただし、光源光の主波長をλ、波長幅をΔλとする。
【００２２】
例えば、光源光の主波長λが５３０nmで、波長幅Δλが０．１nmの場合にはコヒーレント長Lcが約２．８mmとなる。この場合のΔｄ１は、１．４mm以上とすればよい。重畳する光束の光路長にコヒーレント長Lc 相当の差を設けることで、スペックルノイズを効果的に低減できる。
【００２３】
図３および図４を参照して、上記スペックル低減装置２００によるスペックルノイズの低減（すなわち、レーザー光に光路長が異なる複数の光路を経由させ、重畳させる）を説明する。図３において、光学ブロック２０１の入射面２０１Ｉに、レーザー光源装置１００から円偏光の光束を入射させる。レーザー光源装置１００からの光束が直線偏光の場合は、１／４波長板（不図示）を介して円偏光に変換した上で光学ブロック２０１の入射面２０１Ｉに入射させることにより、入射光束がＰ偏光成分とＳ偏光成分との双方を略等しく含む状態とする。
【００２４】
光学ブロック２０１へ入射された光のうち、Ｐ偏光成分は接合面２０１ｅを透過して位相差層２０１ｆへ進む。光学ブロック２０１内へ入射された光のうち、Ｓ偏光成分は接合面２０１ｅを反射して光学ブロック２０１の上側面Ｍから射出する。
【００２５】
光学ブロック２０１の上側面Ｍから射出した偏光成分の一部は、部分反射ミラー２０６で反射されて再び光学ブロック２０１の上側面Ｍから入射する。一方、光学ブロック２０１の上側面Ｍから射出した偏光成分の一部は、部分反射ミラー２０６を透過して反射ミラー２０２へ到達し、該反射ミラー２０２で反射されて再び部分反射ミラー２０６へ進む。部分反射ミラー２０６は、入射光の一部を透過して光学ブロック２０１の上側面Ｍから光学ブロック２０１へ再入射させる。部分反射ミラー２０６ではさらに、入射光の一部が再度反射する。このため、該部分反射ミラー２０６と反射ミラー２０２との間で反射が繰り返されながら、多重反射光が光学ブロック２０１の上側面Ｍから光学ブロック２０１へ再入射する。このように反射を繰り返し生じさせることにより、光束間がインコヒーレントな関係となる、光が増加する。
【００２６】
光学ブロック２０１の上側面Ｍから再入射した偏光成分は、１／４波長板２０３を計２回透過することによってＳ偏光成分からＰ偏光成分へ変換されている。このため、該Ｐ偏光成分は接合面２０１ｅを透過して光学ブロック２０１の下側面Ｎから射出する。
【００２７】
光学ブロック２０１の下側面Ｎから射出した偏光成分は、反射ミラー２０４によって反射されて再び光学ブロック２０１の下側面Ｎから入射する。再々入射した偏光成分は、１／４波長板２０５を計２回透過することによってＰ偏光成分からＳ偏光成分へ変換されている。このため、該Ｓ偏光成分は接合面２０１ｅを反射して位相差層２０１ｆへ進む。
【００２８】
位相差層２０１ｆは、その遅相軸が入射光線の入射面に対して４５度傾いており、入射光線の遅相軸方向の偏光成分に１／２波長の位相差を与える。本実施形態の位相差層２０１ｆは、接合面２０１ｅを透過したＰ偏光成分をＳ偏光成分へ変換する。また、接合面２０１ｅを反射したＳ偏光成分をＰ偏光成分へ変換する。
【００２９】
図４において、上記位相差層２０１ｆを介して接合面２０１ｇへ入射される光のうち、Ｐ偏光成分は接合面２０１ｇを透過して光学ブロック２０１の射出面２０１Ｏから射出する。接合面２０１ｇへ入射された光のうち、Ｓ偏光成分は接合面２０１ｇを反射して光学ブロック２０１の上側面Ｍから射出する。光学ブロック２０１の上側面Ｍから射出する光に対して反射を繰り返し生じさせることによって、光束間がインコヒーレントな関係となる、光が増加する点は、図３を参照して説明した場合（すなわち接合面２０１ｅを反射する場合）と同様である。
【００３０】
以上説明した構成により、接合面２０１ｅで反射されたＳ偏光成分の光路（図３）は、接合面２０１ｅを透過したＰ偏光成分の光路に比べて、少なくとも部分反射ミラー２０６と反射ミラー２０４との間を１往復した分（ｄとする）長くなる。さらに、上述したように反射ミラー２０６と反射ミラー２０２との間で多重反射を繰り返すので、ｄ＋２Δｄ１×ｎ（ｎ＝０，１，２，…）のように異なる光路長を経由した光束が増加する。これにより、スペックルノイズのコントラストが低減する。
【００３１】
また、位相差層２０１ｆは、偏光方向を９０度回転させるので、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを入れ替えて接合面２０１ｇへ入射させる。位相差層２０１ｆにより、接合面２０１ｇに入射される光のうち、Ｐ偏光成分が複数の光路を経由し、Ｓ偏光成分は１つの光路を経由したことになる。
【００３２】
接合面２０１ｇに入射された光の光路（図４）は、上記Ｓ偏光成分の光路が上記Ｐ偏光成分の光路に比べて、少なくとも部分反射ミラー２０６と反射ミラー２０４との間を１往復した分（ｄとする）長くなる。さらに、上述したように反射ミラー２０６と反射ミラー２０２との間で多重反射を繰り返すので、ｄ＋２Δ１×ｎ（ｎ＝０，１，２，…）のように異なる光路長を経由した光束が増加する。
【００３３】
これにより、光学ブロック２０１の射出面２０１Ｏから射出されるＰ偏光成分およびＳ偏光成分は、それぞれが複数の光路を経由したことになるので、スペックルノイズのコントラストが低減する。
【００３４】
上述したスペックル低減装置２００では、接合面２０１ｅおよび接合面２０１ｇの２段を備える（すなわち、２つの光路長を得る構成を２段階に設ける）例を説明したが、１段構成であってもよい。ただし、段数が多い方がスペックルノイズのコントラストを低減する上で有利なことはいうまでもない。
【００３５】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）プロジェクタのスペックル低減装置２００は、互いに平行な上側面２０１Ｍおよび下側面２０１Ｎを有する光学ブロック２０１と、光学ブロック２０１の上側面２０１Ｍと平行に設けられた第１の反射ミラー２０２と、第１の反射ミラー２０２と上側面２０１Ｍとの間に設けられた第１の部分反射ミラー２０６と、第１の部分反射ミラー２０６と上側面２０１Ｍとの間に設けられた第１の１／４波長板２０３と、光学ブロック２０１の下側面２０１Ｎと平行に設けられた第２の反射ミラー２０４と、第２の反射ミラー２０４と下側面２０１Ｎとの間に設けられた第２の１／４波長板２０５と、を備え、光学ブロック２０１は、２枚の透光性基材で構成される平行平板２０１ａ、２０１ｂが偏光分離膜を介して接合された接合部材から、接合面２０１ｅに対して４５度をなす上側面Ｍおよび下側面Ｎによって切り出された部材で構成するようにしたので、小型化に適したスペックル低減装置が得られる。また、接合部材から数多くの光学ブロック２０１を切り出せるので、量産しやすく、製造コストを低減できる。
【００３６】
（２）プロジェクタのスペックル低減装置２００は、平行な上側面２０１Ｍおよび下側面２０１Ｎを有する光学ブロック２０１と、光学ブロック２０１の上側面２０１Ｍと平行に設けられた第１の反射ミラー２０２と、第１の反射ミラー２０２と上側面２０１Ｍとの間に設けられた第１の部分反射ミラー２０６と、第１の部分反射ミラー２０６と上側面２０１Ｍとの間に設けられた第１の１／４波長板２０３と、光学ブロック２０１の下側面２０１Ｎと平行に設けられた第２の反射ミラー２０４と、第２の反射ミラー２０４と下側面２０１Ｎとの間に設けられた第２の１／４波長板２０５と、を備え、光学ブロック２０１は、２枚の透光性基材で構成される平行平板が偏光分離膜を介して接合された接合部材２組２０１ａと２０１ｂ、２０１ｃと２０１ｄが位相差層２０１ｆを介してさらに接合された接合部材から、接合面２０１ｅ、２０１ｆおよび２０１ｇが上側面２０１Ｍおよび下側面２０１Ｎに対してそれぞれ４５度をなすように切り出された部材としたので、小型化に適したスペックル低減装置が得られる。また、接合部材から数多くの光学ブロック２０１を切り出せるので、量産しやすく、製造コストを低減できる。
【００３７】
（３）上記スペックル低減装置２００において、第１の反射ミラー２０２および第１の部分反射ミラー２０６間の第１空気換算長Δｄ１は、入射光のコヒーレント長Lcの半分より長く構成するので、重畳する光束の光路長にコヒーレント長Lc 相当の差を設けて、スペックルノイズを効果的に低減できる。
【００３８】
（４）プロジェクタのスペックル低減装置２００は、互いに平行な上側面Ｍおよび下側面Ｎを有し、上側面Ｍおよび下側面Ｎに対してそれぞれ４５度をなすように偏光分離部２０１ｅが形成されている光学ブロック２０１と、上側面Ｍと平行に設けられた第１の反射ミラー２０２と、第１の反射ミラー２０２と上側面Ｍとの間に設けられた第１の部分反射ミラー２０６と、第１の部分反射ミラー２０６と上側面Ｍとの間に設けられた第１の１／４波長板２０３と、下側面Ｎと平行に設けられた第２の反射ミラー２０４と、第２の反射ミラー２０４と下側面Ｎとの間に設けられた第２の１／４波長板２０５と、を備えるようにしたので、小型化に適したスペックル低減装置が得られる。
【００３９】
（５）プロジェクタのスペックル低減装置２００は、互いに平行な上側面Ｍおよび下側面Ｎを有し、上側面Ｍおよび下側面Ｎに対してそれぞれ４５度をなすように第１の偏光分離部２０１ｅ、位相差層２０１ｆ、および第２の偏光分離部２０１ｇが平行に形成されている光学ブロック２０１と、上側面Ｍと平行に設けられた第１の反射ミラー２０２と、第１の反射ミラー２０２と上側面Ｍとの間に設けられた第１の部分反射ミラー２０６と、第１の部分反射ミラー２０６と上側面Ｍとの間に設けられた第１の１／４波長板２０３と、下側面Ｎと平行に設けられた第２の反射ミラー２０４と、第２の反射ミラー２０４と下側面Ｎとの間に設けられた第２の１／４波長板２０５と、を備えるようにしたので、小型化に適したスペックル低減装置が得られる。
【００４０】
（変形例１）
図５は、変形例１の場合のスペックル低減装置２００Ａを例示する図である。図２の場合と比べて、光学ブロック２０１の下側において１／４波長板２０５と反射ミラー２０４との間に部分反射ミラー２０７が配される点が相違する。部分反射ミラー２０７は、上述した無偏光ハーフミラーを用いることによって偏光方向の違いに起因して反射率（透過率）に差異が生じないようにする。部分反射ミラー２０７と反射ミラー２０４の間隔はΔｄ２である。
【００４１】
ここで、間隔Δｄ２は、光源光のコヒーレント長Lcとの間で次式（３）が成立するようにする。
Δｄ２ ≧ Lc/２                                      （３）
コヒーレント長Lcは、上式（２）で近似できる。
【００４２】
変形例１によれば、部分反射ミラー２０７と反射ミラー２０４との間でも反射が繰り返されながら、多重反射光が光学ブロック２０１の下側面Ｎから光学ブロック２０１へ再入射する。このように反射を繰り返し生じさせることにより、光束間がインコヒーレントな関係となる、光が増加する。
【００４３】
また、変形例１ではΔｄ１およびΔｄ２が相互に異なるようにする。重畳する光束の光路長の差Δｄ１、Δｄ２を異ならせることで、異なる光路長を経由した光束がさらに増加するため、スペックルノイズをより効果的に低減できる。なお、変形例１において、部分反射ミラー２０７および反射ミラー２０４へも光が垂直に入射されるように構成する。この理由は、接合面２０１ｅ、２０１ｇによって一旦分離した各偏光成分の光を同じ光路上に合成する際の角度広がりを抑えるためである。
【００４４】
（変形例２）
変形例１では、光学ブロック２０１の下側において、光学ブロック２０１と略同じ長さの部分反射ミラー２０７を設けるようにした。この代わりに、部分反射ミラー２０７の長さを光学ブロック２０１の略半分として、この部分反射ミラー２０７を接合面２０１ｅの位置、または接合面２０１ｇのいずれか一方の位置に対応させて配置してもよい。
【００４５】
変形例２の場合、接合面２０１ｅの位置、または接合面２０１ｇの位置のいずれかに対応する位置で、多重反射光が光学ブロック２０１の下側面Ｎから光学ブロック２０１へ再入射する。このような反射を繰り返し生じさせることにより、光束間がインコヒーレントな関係となる、光が増加するため、部分反射ミラー２０７を全く設けない場合に比べて、スペックルノイズを効果的に低減できる。
【００４６】
上述した光学ブロック２０１の製造方法を例示する。
１．第１工程
例えば、硝材などの透光性基材でそれぞれ構成される２枚の平行平板を、偏光分離膜を介して張り合わせて接合する（接合面２０１ｅ）。これにより、透光性基材２０１ａおよび透光性基材２０１ｂで接合面２０１ｅを挟む積層部材が形成される。また、透光性基材２０１ｃおよび透光性基材２０１ｄで接合面２０１ｇを挟む積層部材が形成される。
【００４７】
２．第２工程
上記第１工程で接合した２組の平行平板を、位相差層２０１ｆを介して張り合わせて接合し、図６の積層部材を得る。図６は、第２工程で得られる積層部材を例示する図である。本例では、透光性基材２０１ｂと透光性基材２０１ｃとの間に位相差層２０１ｆを有するように接合する。
【００４８】
３．第３工程
図６に例示するように、第２の工程で得た積層部材を上記接合面（すなわち、接合面２０１ｅ、接合面２０１ｇ、位相差層２０１ｆ）に対して斜め４５度方向の平行平板状に切り出す。本製造法によれば、図７に例示する光学ブロック２０１を、一度に数多く得ることができる。
【００４９】
４．第４工程
光学ブロック２０１の上下の面（平行な切り出し面）２０１Ｍ、２０１Ｎに、それぞれ１／４波長層２０３、２０５を形成する。具体的には、水晶のような結晶基材を貼り付けたり、フィルム状の１／４波長フィルムを接着層を介して貼り付けたりする（図８）。
【００５０】
５．第５工程
１／４波長層２０３の上からハーフミラー層２０６を形成し、ハーフミラー層２０６の上からさらにミラー層２０２を形成する（図９）。具体的には、透光性基板の片面にハーフミラー層２０６を形成し、該透光性基板の反対側の面にミラー層２０２を形成してから、該透光性基板を１／４波長層２０３の上に貼り付ける。
【００５１】
６．第６工程
また、１／４波長層２０５の上からミラー層２０４を形成する（図９）。以上の工程により、スペックル低減装置２００が得られる。
【００５２】
（変形例３）
光学ブロックを、上述した構成より多層化構成にしてもよい。図１０は、上記第１工程で接合した平行平板を３組用意し、これら３組の平行平板を位相差層２０１ｆ−１および位相差層２０１ｆ−２を介してそれぞれ張り合わせて接合する場合を例示する図である。変形例３の場合、位相差層２０１ｆ−１を上記位相差層２０１ｆの場合と同様に１／２波長子として機能させ、位相差層２０１ｆ−２を１／４波長子として機能させる。
【００５３】
図１１は、図１０の積層部材を各接合面に対して斜め４５度方向の平行平板状に切り出した光学ブロック２０１Ｂを例示する図である。光学ブロック２０１Ｂの平行な切り出し面のうち、上面に１／４波長層２０３を形成し、１／４波長板２０３の上からハーフミラー層２０６を形成し、ハーフミラー層２０６の上からさらにミラー層２０２を形成する（図１２）。
【００５４】
光学ブロック２０１Ｂの平行な切り出し面のうち下面には、１／４波長層２０５を形成し、１／４波長層２０５の下にミラー層２０４を形成する（図１２）。
【００５５】
変形例３によれば、光路長が異なる光をより多重化することができるので、スペックルノイズ低減の効果がさらに大きくなる。なお、位相差層２０１ｆ−２を１／４波長子としたので、位相差層２０１ｆ−２から右方向へ射出する複数パターンの光束が、接合面２０１ｈ側から見てそれぞれＰ偏光成分とＳ偏光成分との双方を略等しく含む状態となる。これにより、両偏光成分の光がさらに二分割され、異なる光路長を経由した光束が増加するので、スペックルノイズのコントラストをさらに低減させることができる。
【００５６】
（変形例４）
プロジェクタのライトバルブとして反射型表示素子５００を用いる例を説明したが、透過型の表示素子を用いる構成にしてもよい。また、反射型表示素子５００としてＤＭＤを用いる例を説明したが、MEMS(微小電気機械システム)ミラー素子や反射型液晶表示素子を用いる構成にしてもよい。
【００５７】
なお、ライトバルブとして液晶表示素子を用いる場合は、スペックル低減装置２００と集光光学系３００Ｂとの間に偏光変換素子８００を設ける。図１３は、反射型液晶素子５００Ｂを用いるプロジェクタの光学系の要部構成図である。
【００５８】
図１３において、偏光変換光学系８００は、スペックル低減装置２００から射出されるＰ偏光成分とＳ偏光成分の光を一方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）に揃える。スペックル低減装置２００からの射出光のＮＡが非常に小さいため、偏光変換光学系８００を介してもエタンデュー増加による光量低下がほとんど生じない。
【００５９】
集光光学系３００Ｂは、偏光変換光学系８００によってＰ偏光成分に揃えられた照明光を集光した上で、反射型液晶素子５００Ｂの被照射面において照明むらを抑えた均一性の高い照明光を得るように反射型液晶素子５００Ｂの被照射面を照明する。
【００６０】
ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）９００は、Ｐ偏光成分を透過し、Ｓ偏光成分を接合面で反射する。このため、Ｐ偏光成分の照明光は、ＰＢＳ９００を介して反射型液晶素子５００Ｂの被照射面を照明する。反射型液晶素子５００Ｂで変調された光はＳ偏光成分となるので、ＰＢＳ９００の接合面で反射されて投射光学系６００へ射出される。投射光学系６００は、スクリーン７００上に像を投射する。
【００６１】
（変形例５）
以上の説明ではプロジェクタに搭載する照明光学系を例に説明したが、顕微鏡の照明光学系や、ステッパー露光装置における照明光学系にも適用することができる。
【００６２】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６３】
１００…レーザー光源装置
２００、２００Ａ…スペックル低減装置
２０１…光学ブロック
２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ…透光性基材
２０１ｅ、２０１ｇ…接合面
２０１ｆ…位相差層
２０１Ｍ…上側面
２０１Ｎ…下側面
２０２、２０４…反射ミラー
２０３、２０５…１／４波長板
２０６、２０７…部分反射ミラー
３００…集光光学系
４０１、４０２…全反射プリズム
５００…反射型表示素子
６００…投射光学系
７００…スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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